JP6044366B2 - 高圧ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧ポンプの吸入口側を開閉するための電磁アクチュエータを備えた高圧ポンプの制御装置に関する発明である。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンは、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射式エンジンと比較して、噴射から燃焼までの時間が短く、噴射燃料を霧化させる時間を十分に稼ぐことができないため、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化する必要がある。そのため、筒内噴射式エンジンでは、電動式の低圧ポンプで燃料タンクから汲み上げた燃料を、エンジンの動力で駆動される高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁へ圧送するようにしている。

このような高圧ポンプとしては、例えば、高圧ポンプの吸入口側を開閉する調量弁と、この調量弁を開閉移動させる電磁アクチュエータとを設け、この電磁アクチュエータの通電を制御して調量弁の閉弁期間を制御することで高圧ポンプの燃料吐出量を制御して燃圧（燃料圧力）を制御するようにしたものがある。

また、電磁弁で構成された燃料噴射弁の閉弁時に発生する騒音を低減する技術として、例えば、特許文献１（特開平４−１５３５４２号公報）に記載されているように、燃料噴射弁（電磁弁）の駆動コイルへの通電を停止して燃料噴射弁を閉弁する際に、駆動コイルへの通電停止後に駆動コイルに一時的に再通電することで、燃料噴射弁の閉弁速度を低下させるようにしたものがある。

特開平４−１５３５４２号公報

前述した高圧ポンプにおいては、電磁アクチュエータのソレノイドへの通電を停止して電磁アクチュエータの可動部を開側位置に移動させると共に調量弁を開弁させる開弁制御の際に、可動部や調量弁がストッパ部等に衝突して振動が発生し、この振動によって不快な騒音が発生する可能性がある。

ところで、図４に示すように、高圧ポンプの開弁制御の際には、ソレノイドへの通電を停止しても、まだポンプ室内の燃圧が高いときには、可動部が調量弁に突き当たってもポンプ室内の燃圧で調量弁が閉弁状態に維持されるため、可動部が調量弁に突き当たった状態で止まる。その後、ポンプ室内の燃圧が低下すると、可動部が開側位置に移動すると共に調量弁が開弁する。

このため、上記特許文献１の技術を利用して、図６に示すように、高圧ポンプの開弁制御の際に、通常の開弁制御と同じタイミングでソレノイドへの通電を停止した後に、ソレノイドに一時的に再通電するようにしても、可動部が調量弁に突き当たって止まっているときに再通電する可能性がある。このような場合、その後、ポンプ室内の燃圧が低下して可動部が開側位置に移動する際の移動速度を低下させることができず、開弁制御時に発生する騒音を低減することが困難である。

そこで、本出願人は、図５に示すように、高圧ポンプの開弁制御の際に、ポンプ室内の燃圧が低下して調量弁が開弁するまでソレノイドへの通電を継続して可動部を閉側位置に保持し、調量弁が開弁した後にソレノイドへの通電を一旦停止して、可動部が開側位置に到達する前にソレノイドに一時的に再通電することで、開弁制御時に発生する騒音を低減するシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。

上述した高圧ポンプの開弁制御の際に、可動部を閉側位置に保持する期間（つまりソレノイドへの通電を継続する期間）を長くし過ぎると、ソレノイドの発熱量が許容値を越えてソレノイドが過熱状態となる可能性がある。そこで、ソレノイドの過熱を防止するために、可動部を閉側位置に保持する期間を所定の上限ガード値で制限することが考えられる。しかし、この方法では、ソレノイドの発熱量が許容値以下で可動部を閉側位置に保持する期間を短くする必要が無いにも拘らず、可動部を閉側位置に保持する期間が上限ガード値で制限されてしまうことがある。このため、可動部を閉側位置に保持する期間を無駄に短くして、騒音低減効果を無駄に減少させてしまう可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、高圧ポンプの開弁制御時の騒音低減効果を無駄に減少させることなくソレノイドの過熱を防止することができる高圧ポンプの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、燃料の吸入口（２１）と吐出口（３１）を有するポンプ室（１７）と、該ポンプ室（１７）内で往復運動するプランジャ（１８）と、前記吸入口（２１）側を開閉する調量弁（２３）と、該調量弁（２３）を開閉移動させる電磁アクチュエータ（２７）とを備えた高圧ポンプの制御装置において、
前記電磁アクチュエータ（２７）のソレノイド（３０）への通電を停止して該電磁アクチュエータ（２７）の可動部（２８）を閉側位置から開側位置に移動させると共に前記調量弁（２３）を開弁させる開弁制御を実行する開弁制御手段（４０）を備え、前記開弁制御手段は、前記開弁制御の際に、前記ソレノイドの発熱量を推定し、推定した前記発熱量が許容値以下の場合には、前記ポンプ室内の燃圧が低下して前記調量弁が開弁する後まで前記ソレノイドへの通電を継続して前記可動部を閉側位置に保持し、前記調量弁が開弁した後に前記ソレノイドへの通電を一旦停止することで、前記可動部を閉側位置に保持する期間を延長し、前記可動部が開側位置に到達する前に前記ソレノイドに一時的に再通電し、推定した前記発熱量が許容値を超える場合には、前記ポンプ室内の燃圧が低下して前記調量弁が開弁する前まで前記ソレノイドへの通電を継続して前記可動部を閉側位置に保持すると共に、前記調量弁が開弁する前に前記ソレノイドへの通電を一旦停止することで、推定した前記発熱量に応じて前記可動部を前記閉側位置に保持する期間を変更し、前記可動部が開側位置に到達する前に前記ソレノイドに一時的に再通電するようにしたものである。

この構成では、開弁制御の際に、ソレノイドの推定発熱量が小さいときには、可動部を閉側位置に保持する期間を適度に長くして、騒音低減効果を確保することができる。一方、ソレノイドの推定発熱量が大きいときには、可動部を閉側位置に保持する期間（つまりソレノイドへの通電を継続する期間）を短くして、ソレノイドの過熱を防止することができる。これにより、可動部を閉側位置に保持する期間を短くしてソレノイドの過熱を防止する必要があるときだけ、可動部を閉側位置に保持する期間を短くするようにできるため、可動部を閉側位置に保持する期間を無駄に短くすることを防止して、騒音低減効果を無駄に減少させることを回避することができる。

図１は本発明の一実施例における筒内噴射式エンジンの燃料供給システムの概略構成を示す図である。 図２は高圧ポンプの燃料吸入時の状態を示す概略構成図である。 図３は高圧ポンプの燃料吐出時の状態を示す概略構成図である。 図４は通常の開弁制御を説明する図である。 図５は音低減用の開弁制御を説明する図である。 図６は比較例の開弁制御を説明する図である。 図７は燃圧ピーク値と調量弁開弁期間との関係を説明する図である。 図８は燃圧ピーク値と調量弁開弁期間との関係を示す図である。 図９は燃料温度と体積弾性率との関係を示す図である。 図１０は燃料温度と調量弁開弁期間との関係を示す図である。 図１１はカムプロフィールの影響を説明する図である。 図１２はカムリフト量の降下速度と調量弁開弁期間との関係を示す図である。 図１３は再通電時の電流値の設定方法を説明する図である。 図１４はフライバック制御を説明する図である。 図１５はソレノイドの推定発熱量が許容値以下の場合の音低減用の開弁制御を説明する図である。 図１６はソレノイドの推定発熱量が許容値を越えた場合の過熱防止用の開弁制御を説明する図である。 図１７は開弁制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１８は条件変更ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
図１に示すように、燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ１２が設置されている。この低圧ポンプ１２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ１２から吐出される燃料は、燃料配管１３を通して高圧ポンプ１４に供給される。燃料配管１３には、プレッシャレギュレータ１５が接続され、このプレッシャレギュレータ１５によって低圧ポンプ１２の吐出圧力（高圧ポンプ１４への燃料供給圧力）が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分が燃料戻し配管１６により燃料タンク１１内に戻されるようになっている。

図２及び図３に示すように、高圧ポンプ１４は、円筒状のポンプ室１７内でプランジャ１８を往復運動させて燃料を吸入／吐出するプランジャポンプであり、プランジャ１８は、エンジンのカム軸１９に嵌着されたカム２０の回転運動によって駆動される。この高圧ポンプ１４の吸入口２１側には、燃料通路２２を開閉する調量弁２３と、この調量弁２３を開閉移動させる電磁アクチュエータ２７が設けられている。

電磁アクチュエータ２７は、移動可能な可動部２８と、この可動部２８を開側位置（図２参照）へ付勢するスプリング２９と、可動部２８を閉側位置（図３参照）へ電磁駆動するソレノイド３０（コイル）等で構成されている。調量弁２３は、電磁アクチュエータ２７の可動部２８により開弁方向に押圧される押圧部２４と、燃料通路２２を開閉する弁体２５と、この弁体２５を閉弁方向に付勢するスプリング２６等で構成されている。また、高圧ポンプ１４の吐出口３１側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁３２が設けられている。

図２に示すように、電磁アクチュエータ２７の非通電時（ソレノイド３０への通電のオフ時）には、電磁アクチュエータ２７のスプリング２９の付勢力により可動部２８が開側位置へ移動するため、可動部２８により調量弁２３の押圧部２４が押圧されて弁体２５が開弁方向に移動して開弁し、燃料通路２２が開放される。

一方、図３に示すように、電磁アクチュエータ２７の通電時（ソレノイド３０への通電のオン時）には、電磁アクチュエータ２７のソレノイド３０の電磁吸引力により可動部２８が閉側位置へ移動するため、調量弁２３のスプリング２６の付勢力により弁体２５が閉弁方向に移動して閉弁し、燃料通路２２が閉鎖される。

図２に示すように、高圧ポンプ１４の吸入行程（プランジャ１８の下降時）において調量弁２３の弁体２５が開弁してポンプ室１７内に燃料が吸入され、図３に示すように、高圧ポンプ１４の吐出行程（プランジャ１８の上昇時）において調量弁２３の弁体２５が閉弁してポンプ室１７内の燃料が吐出されるように電磁アクチュエータ２７（ソレノイド３０）の通電を制御する。

その際、電磁アクチュエータ２７（ソレノイド３０）の通電開始時期を制御して調量弁２３の閉弁期間を制御することで、高圧ポンプ１４の燃料吐出量を制御して燃圧（燃料圧力）を制御する。例えば、燃圧を上昇させるときには、電磁アクチュエータ２７の通電開始時期を進角させて調量弁２３の閉弁開始時期を進角させることで、調量弁２３の閉弁期間を長くして高圧ポンプ１４の吐出流量を増加させる。逆に、燃圧を低下させるときには、電磁アクチュエータ２７の通電開始時期を遅角させて調量弁２３の閉弁開始時期を遅角させることで、調量弁２３の閉弁期間を短くして高圧ポンプ１４の吐出流量を減少させる。

図１に示すように、高圧ポンプ１４から吐出された燃料は、高圧燃料配管３３を通してデリバリパイプ３４に送られ、このデリバリパイプ３４からエンジンの各気筒に取り付けられた燃料噴射弁３５に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ３４（又は高圧燃料配管３３）には、高圧燃料配管３３やデリバリパイプ３４等の高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサ３６が設けられている。

また、エンジンには、吸入空気量を検出するエアフローメータ３７や、クランク軸（図示せず）の回転に同期して所定のクランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３８が設けられている。このクランク角センサ３８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、エンジンのシリンダブロックには、冷却水温（冷却水の温度）を検出する冷却水温センサ３９が設けられている。

これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）４０に入力される。このＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

また、ＥＣＵ４０は、図４に示すように、高圧ポンプ１４の調量弁２３を閉弁させる閉弁制御の際には、電磁アクチュエータ２７のソレノイド３０に通電して電磁アクチュエータ２７の可動部２８を開側位置から閉側位置に移動させることで調量弁２３を閉弁させる。その後、高圧ポンプ１４の調量弁２３を開弁させる開弁制御の際には、電磁アクチュエータ２７のソレノイド３０への通電を停止して電磁アクチュエータ２７の可動部２８を閉側位置から開側位置に移動させて調量弁２３を開弁させる。

しかし、高圧ポンプ１４の開弁制御時には、可動部２８や調量弁２３がストッパ部４１等に衝突して振動が発生し、この振動によって不快な騒音が発生する可能性があり、例えば、低速走行中や停車中は、開弁制御時に発生する騒音が運転者に聞こえ易くなる。

ところで、図４に示すように、高圧ポンプ１４の開弁制御の際には、ソレノイド３０への通電を停止しても、まだポンプ室１７内の燃圧が高いときには、可動部２８が調量弁２３（押圧部２４）に突き当たってもポンプ室１７内の燃圧で調量弁２３が閉弁状態に維持されるため、可動部２８が調量弁２３（押圧部２４）に突き当たった状態で止まる。その後、ポンプ室１７内の燃圧が低下すると、可動部２８が開側位置に移動すると共に調量弁２３が開弁する。

このため、従来技術を利用して、図６に示す比較例のように、高圧ポンプ１４の開弁制御の際に、通常の開弁制御と同じタイミングでソレノイド３０への通電を停止した後に、ソレノイド３０に一時的に再通電するようにしても、可動部２８が調量弁２３（押圧部２４）に突き当たって止まっているときに再通電する可能性がある。このような場合、その後、ポンプ室１７内の燃圧が低下して可動部２８が開側位置に移動する際の移動速度を低下させることができず、開弁制御時に発生する騒音を低減することが困難である。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ４０により後述する図１７及び図１８の開弁制御用の各ルーチンを実行することで、開弁制御の際（つまり電磁アクチュエータ２７のソレノイド３０への通電を停止して可動部２８を閉側位置から開側位置に移動させると共に調量弁２３を開弁させる際）に、所定の音低減制御実行条件が成立したときには、開弁制御時に発生する騒音が運転者に聞こえ易い状態であると判断して、開弁制御時に発生する騒音を低減するために、後述するソレノイド３０の推定発熱量が許容値以下であれば、図５に示すように、音低減用の開弁制御を実行する。この音低減用の開弁制御では、ポンプ室１７内の燃圧が低下して調量弁２３が開弁する後までソレノイド３０への通電を継続して可動部２８を閉側位置に保持し、調量弁２３が開弁した後にソレノイドへ３０の通電を一旦停止する。これにより、可動部２８が調量弁２３に突き当たって止まることなく開側位置へ向かって移動する。そして、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電する。これにより、ソレノイド３０の電磁吸引力を一時的に発生させて、この電磁吸引力により可動部２８が開側位置に移動する際の移動速度を低下させることができる。これにより、可動部２８が開側位置に到達する際に発生する振動を抑制することができ、開弁制御時に発生する騒音を低減することができる。

この音低減用の開弁制御では、ポンプ室１７内の燃圧が所定値（調量弁２３が開弁する燃圧）以下に低下して調量弁２３が開弁するまでソレノイド３０への通電を継続して可動部２８を閉側位置に保持する必要がある。

ここで、カムリフト量Ｌ（プランジャ１８のリフト量）とポンプ室１７内の燃圧Ｐとの関係は、ポンプ室１７の容積Ｖと、燃料の体積弾性率Ｅと、プランジャ１８の面積Ｓとを用いて、下記（１）式で表すことができる。
Ｌ＝Ｐ×Ｖ／（Ｅ×Ｓ） …（１）

上記（１）式より、ポンプ室１７内の燃圧Ｐが高くなるほど、その燃圧Ｐを所定値以下に低下させるのに必要なカムリフト量Ｌの降下分が大きくなるため、燃圧Ｐが所定値以下に低下するまでの期間が長くなる。

このため、図７に示すように、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値が高くなるほど、燃圧が所定値（調量弁２３が開弁する燃圧）以下に低下するまでの期間が長くなって、調量弁開弁期間（燃圧が低下し始めてから調量弁２３が開弁するまでの期間）が長くなる。つまり、図８に示すように、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値が高くなるほど、調量弁開弁期間が長くなるという特性がある。

そこで、本実施例では、音低減用の開弁制御の際に、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値に応じて、可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更する。具体的には、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値が高くなるほど、通電延長期間（通常の開弁制御の通電停止タイミングに対してソレノイド３０への通電を延長する期間）を長くして、可動部２８を閉側位置に保持する期間を長くする。このようにすれば、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値に応じて、調量弁開弁期間が変化するのに対応して、可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更することができる。これにより、燃圧ピーク値の変化によって調量弁開弁期間が変化しても、調量弁２３が開弁するまで確実に可動部２８を閉側位置に保持するようにできる。

また、図９に示すように、燃料温度が高くなるほど、燃料の体積弾性率が小さくなる。更に、上記（１）式より、燃料の体積弾性率Ｅが小さくなるほど、燃圧Ｐを所定値以下に低下させるのに必要なカムリフト量Ｌの降下分が大きくなるため、燃圧Ｐが所定値以下に低下するまでの期間が長くなる（つまり調量弁開弁期間が長くなる）。このため、図１０に示すように、燃料温度が高くなるほど、調量弁開弁期間が長くなるという特性がある。

そこで、本実施例では、音低減用の開弁制御の際に、燃料温度に応じて、可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更する。具体的には、燃料温度が高くなるほど、通電延長期間を長くして、可動部２８を閉側位置に保持する期間を長くする。このようにすれば、燃料温度に応じて、調量弁開弁期間が変化するのに対応して、可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更することができる。これにより、燃料温度の変化によって調量弁開弁期間が変化しても、調量弁２３が開弁するまで確実に可動部２８を閉側位置に保持するようにできる。尚、燃料温度は温度センサで検出するようにしても良いが、燃料温度の代用情報として、冷却水温や油温等を用いるようにしても良い。或は、冷却水温や油温等に基づいて燃料温度を推定するようにしても良い。

また、図１１に示すように、カムプロフィール（カム２０の形状）の違いによって、カムリフト量の降下速度が異なってくる。更に、図１２に示すように、カムリフト量の降下速度が速くなるほど、調量弁開弁期間が短くなる。つまり、カムプロフィールに応じて、調量弁開弁期間が変化する。

そこで、本実施例では、カムプロフィールに応じて、可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更する。具体的には、カムプロフィールの違いによってカムリフト量の降下速度が速くなるほど、通電延長期間を短くして、可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くする。このようにすれば、カムプロフィールに応じて、調量弁開弁期間が変化するのに対応して、可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更することができる。これにより、カムプロフィールの違いによって調量弁開弁期間が変化しても、調量弁２３が開弁するまで確実に可動部２８を閉側位置に保持するようにできる。

また、「通電延長期間」を「時間」で設定する場合、カム２０の回転速度に応じて、調量弁開弁期間（時間）が変化するため、カム２０の回転速度に応じて、通電延長期間（時間）を変更して、可動部２８を閉側位置に保持する期間（時間）を変更する。このようにすれば、カム２０の回転速度に応じて、調量弁開弁期間（時間）が変化するのに対応して、可動部２８を閉側位置に保持する期間（時間）を変更することができる。これにより、カム２０の回転速度の変化によって調量弁開弁期間（時間）が変化しても、調量弁２３が開弁するまで確実に可動部２８を閉側位置に保持するようにできる。
尚、「通電延長期間」を「カム角又はクランク角」で設定する場合には、カム２０の回転速度の影響を受けないため、カム２０の回転速度に応じた変更を行う必要がない。

また、本実施例では、音低減用の開弁制御の際に、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電するようにしているが、図１３（ｂ）に示すように、再通電するときの電流値が大き過ぎると、ソレノイド３０の電磁吸引力が大きくなり過ぎて、可動部２８が閉側位置方向へ逆戻りしてしまう可能性がある。

そこで、本実施例では、図１３（ａ）に示すように、再通電するときの電流値を、可動部２８の閉側位置方向への逆戻りが発生しない範囲内で設定する。このようにすれば、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電したときに、可動部２８が閉側位置方向へ逆戻りすることを防止することができる。

また、本実施例では、音低減用の開弁制御の際に、調量弁２３が開弁した後にソレノイド３０への通電を一旦停止するようにしているが、図１４（ｂ）に示すように、後述するフライバック制御を実行しない場合には、ソレノイド３０への通電を一旦停止したときに、逆起電力によりソレノイド３０に流れる電流がゆっくりと低下する。このため、ソレノイド３０への通電停止後もソレノイド３０の電磁吸引力が発生し、その影響を受けて可動部２８が開側位置に移動する際の挙動がばらついて、再通電するタイミングを設定するのが困難になる。

そこで、本実施例では、図１４（ａ）に示すように、ソレノイド３０への通電を一旦停止したときに逆起電力によりソレノイド３０に流れる電流をフライバック回路（図示せず）により取り去るフライバック制御を実行する。このようにすれば、ソレノイド３０への通電停止後にソレノイド３０の電磁吸引力がほとんど発生せず、可動部２８が開側位置に移動する際の挙動が安定するため、再通電するタイミングを容易に設定することができる。

上述した高圧ポンプ１４の開弁制御の際に、可動部２８を閉側位置に保持する期間（つまりソレノイド３０への通電を継続する期間）を長くし過ぎると、ソレノイド３０の発熱量が許容値を越えてソレノイド３０が過熱状態となる可能性がある。そこで、ソレノイド３０の過熱を防止するために、可動部２８を閉側位置に保持する期間を所定の上限ガード値で制限することが考えられる。しかし、この方法では、ソレノイド３０の発熱量が許容値以下で可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くする必要が無いにも拘らず、可動部２８を閉側位置に保持する期間が上限ガード値で制限されてしまうことがある。このため、可動部２８を閉側位置に保持する期間を無駄に短くして、騒音低減効果を無駄に減少させてしまう可能性がある。

そこで、本実施例では、高圧ポンプ１４の開弁制御の際に、ソレノイド３０の発熱量を推定（算出）し、そのソレノイド３０の推定発熱量に応じて可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更する。これにより、ソレノイド３０の推定発熱量が小さいときには、可動部２８を閉側位置に保持する期間を適度に長くして、騒音低減効果を確保する。一方、ソレノイド３０の推定発熱量が大きいときには、可動部２８を閉側位置に保持する期間（つまりソレノイド３０への通電を継続する期間）を短くして、ソレノイド３０の過熱を防止する。

具体的には、ソレノイド３０の推定発熱量が許容値以下の場合には、図１５に示すように、前述した音低減用の開弁制御を実行する。この音低減用の開弁制御では、ポンプ室１７内の燃圧が低下して調量弁２３が開弁する後までソレノイド３０への通電を継続して可動部２８を閉側位置に保持し、調量弁２３が開弁した後にソレノイド３０への通電を一旦停止することで、可動部２８を閉側位置に保持する期間を適度に長くして、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電する。

一方、ソレノイド３０の推定発熱量が許容値を越える場合には、図１６に示すように、過熱防止用の開弁制御を実行する。この過熱防止用の開弁制御では、ポンプ室１７内の燃圧が低下して調量弁２３が開弁する前までソレノイド３０への通電を継続して可動部２８を閉側位置に保持し、調量弁２３が開弁する前にソレノイド３０への通電を一旦停止することで、可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くして、ソレノイド３０の過熱を防止する。この場合、通常の開弁制御（図４参照）と同じように、可動部２８が調量弁２３（押圧部２４）に突き当たった状態で止まり、その後、ポンプ室１７内の燃圧が低下すると、可動部２８が開側位置に移動すると共に調量弁２３が開弁するが、過熱防止用の開弁制御では、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電する。これにより、可動部２８が開側位置に到達する際に発生する振動を抑制することができ、開弁制御時に発生する騒音を低減することができる。

本実施例では、過熱防止用の開弁制御の際に、通常の開弁制御（図４参照）の通電停止タイミングに対してソレノイド３０への通電を延長する期間である通電延長期間（図５参照）を０にして、通常の開弁制御の通電停止タイミングと同じタイミング（例えばカムリフト量が最大となるカムＴＯＰ又はそれよりも進角側のタイミング）でソレノイド３０への通電を一旦停止することで、可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くする。

また、前述したように、図８に示すように、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値が高くなるほど、調量弁開弁期間（燃圧が低下し始めてから調量弁２３が開弁するまでの期間）が長くなるという特性がある。

そこで、本実施例では、過熱防止用の開弁制御の際に、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値に応じて、ソレノイド３０に一時的に再通電するタイミングを変更する。具体的には、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値が高くなるほど、ソレノイド３０に一時的に再通電するタイミングを遅くする。このようにすれば、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値に応じて、調量弁開弁期間が変化するのに対応して、ソレノイド３０に一時的に再通電するタイミングを変更することができる。これにより、燃圧ピーク値の変化によって調量弁開弁期間が変化しても、調量弁２３が開弁すると共に可動部２８が開側位置に到達する前に確実にソレノイド３０に再通電することができる。

以上説明した本実施例の高圧ポンプ１４の開弁制御は、ＥＣＵ４０によって図１７及び図１８の開弁制御用の各ルーチンに従って実行される。以下、これらの各ルーチンの処理内容を説明する。

［開弁制御ルーチン］
図１７に示す開弁制御ルーチンは、ＥＣＵ４０の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう開弁制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、所定の音低減制御実行条件が成立しているか否かを、例えば、次の(1) 〜(5) の条件を全て満たすか否かによって判定する。

(1) バッテリ電圧が安定状態（バッテリ電圧＞所定値）であること
(2) 低速走行中又は停車中（車速≦所定値）であること
(3) アクセルオフ（アクセル開度＝０）であること
(4) エンジン回転速度が安定状態（｜目標回転速度−エンジン回転速度｜≦所定値）であること
(5) 燃圧が安定状態（｜目標燃圧−燃圧｜≦所定値）であること

ここで、上記(2) と(3) の条件は、開弁制御時に発生する騒音が運転者に聞こえ易い状態であるか否かを判断するための条件である。
上記(1) 〜(5) の条件を全て満たせば、音低減制御実行条件が成立するが、上記(1) 〜(5) の条件のうちのいずれか１つでも満たさない条件があれば、音低減制御実行条件が不成立となる。

このステップ１０１で、音低減制御実行条件が不成立と判定された場合には、ステップ１０２に進み、通常の開弁制御（図４参照）を実行する。この通常の開弁制御では、ポンプ室１７内の燃圧が高くなったときに電磁アクチュエータ２７のソレノイド３０への通電を停止する。この場合、ポンプ室１７内の燃圧で調量弁２３が閉弁状態に維持されるため、可動部２８が調量弁２３（押圧部２４）に突き当たった状態で止まるが、その後、ポンプ室１７内の燃圧が低下すると、可動部２８が開側位置に移動すると共に調量弁２３が開弁する。

一方、上記ステップ１０１で、音低減制御実行条件が成立していると判定された場合には、開弁制御時に発生する騒音が運転者に聞こえ易い状態であると判断して、音低減用の開弁制御（又は過熱防止用の開弁制御）を次のようにして実行する。まず、ステップ１０３で、通常の開弁制御の通電停止タイミングに対してソレノイド３０への通電を延長する期間である「通電延長期間（図５参照）」を「カム角又はクランク角」で設定する。このステップ１０３で設定される通電延長期間は、音低減用の開弁制御のための通電延長期間（つまり調量弁２３が開弁する後までソレノイド３０への通電を継続するための通電延長期間）である。

この場合、まず、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値に応じた通電延長期間をマップ又は数式等により算出する。これにより、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値が高くなるほど、通電延長期間を長くして、可動部２８を閉側位置に保持する期間を長くする。通電延長期間のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。

また、燃料温度に応じた補正値をマップ又は数式等により算出し、この補正値を用いて通電延長期間を補正する。これにより、燃料温度が高くなるほど、通電延長期間を長くして、可動部２８を閉側位置に保持する期間を長くする。更に、カムプロフィールに応じた補正値をマップ又は数式等により算出し、この補正値を用いて通電延長期間を補正するようにしても良い。これにより、カムプロフィールの違いによってカムリフト量の降下速度が速くなるほど、通電延長期間を短くして、可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くする。通電延長期間の補正値のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。

尚、「通電延長期間」を「時間」で設定する場合には、カム２０の回転速度に応じて、調量弁開弁期間（時間）が変化するため、カム２０の回転速度に応じて、通電延長期間（時間）を変更して、可動部２８を閉側位置に保持する期間（時間）を変更する。

この後、ステップ１０４に進み、ソレノイド３０への通電を一旦停止してから再通電するまでの時間である「通電停止時間（図５参照）」を所定時間Ｔ1 （例えば０．５ｍｓ）に設定し、ソレノイド３０への再通電を継続する時間である「再通電時間（図５参照）」を所定時間Ｔ2 （例えば１ｍｓ）に設定すると共に、ソレノイド３０に再通電するときの電流値である「再通電電流値（図５参照）」を所定電流値（例えば３Ａ）に設定する。これらの所定時間Ｔ1 、所定時間Ｔ2 、所定電流値は、予め試験データや設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。このステップ１０４で設定される通電停止時間は、音低減用の開弁制御のための通電停止時間である。

この後、ステップ１０５に進み、後述する図１８の条件変更ルーチンを実行することで、ソレノイド３０の発熱量を推定（算出）し、そのソレノイド３０の推定発熱量に基づいて通電延長期間や通電停止時間を変更する。

この後、ステップ１０６に進み、通電延長期間が終了するまでソレノイド３０への通電を継続することで、ポンプ室１７内の燃圧が低下して調量弁２３が開弁する前か後までソレノイド３０への通電を継続して可動部２８を閉側位置に保持する。

この後、ステップ１０７に進み、上記ステップ１０３で設定した通電延長期間（又は上記ステップ１０５で変更した通電延長期間）が終了した時点で、ソレノイドへ３０の通電を一旦停止すると共に、ソレノイド３０に流れる電流をフライバック回路により取り去るフライバック制御を実行する。

この後、ステップ１０８に進み、上記ステップ１０４で設定した通電停止時間（又は上記ステップ１０５で変更した通電停止時間）が経過した時点で、上記ステップ１０４で設定した再通電時間と再通電電流値でソレノイド３０に再通電することで、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電する。これにより、ソレノイド３０の電磁吸引力を一時的に発生させて、この電磁吸引力により可動部２８が開側位置に移動する際の移動速度を低下させる。

［条件変更ルーチン］
図１８に示す条件変更ルーチンは、前記図１７の開弁制御ルーチンのステップ１０５で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、ソレノイド３０の発熱量の挙動を模擬した発熱量モデルを用いて、ソレノイド３０の通電期間と、ソレノイド３０の通電電流値（例えばピーク電流値や平均電流値等）と、高圧ポンプ１４の温度に関する情報（例えば冷却水温や油温等）と、高圧ポンプ１４の駆動速度に関する情報（例えばエンジン回転速度やポンプ回転速度等）に基づいてソレノイド３０の推定発熱量を算出する。これにより、ソレノイド３０の推定発熱量を精度良く算出することができる。ソレノイド３０の発熱量モデルは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ２０２に進み、ソレノイド３０の推定発熱量が許容値を越えているか否かを判定する。このステップ２０２で、ソレノイド３０の推定発熱量が許容値以下であると判定された場合には、可動部２８を閉側位置に保持する期間（つまりソレノイド３０への通電を継続する期間）を短くする必要がないと判断して、ステップ２０３に進み、通電延長期間を図１７のステップ１０３で設定された通電延長期間（音低減用の開弁制御のための通電延長期間）に保持すると共に、通電停止時間を図１７のステップ１０４で設定された通電停止時間（音低減用の開弁制御のための通電停止時間）に保持する。これにより、図１７のステップ１０６〜１０８では音低減用の開弁制御が実行される。

一方、上記ステップ２０２で、ソレノイド３０の推定発熱量が許容値を越えていると判定された場合には、可動部２８を閉側位置に保持する期間（つまりソレノイド３０への通電を継続する期間）を短くする必要があると判断して、ステップ２０４に進み、通電延長期間を過熱防止用の開弁制御のための通電延長期間に変更すると共に、通電停止時間を過熱防止用の開弁制御のための通電停止時間に変更する。これにより、図１７のステップ１０６〜１０８では過熱防止用の開弁制御が実行される。

具体的には、通電延長期間を所定値（例えば０）に設定すると共に、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値に応じた通電停止時間をマップ又は数式等により算出する。これにより、ポンプ室１７内の燃圧ピーク値が高くなるほど、通電停止時間を長くして、ソレノイド３０に一時的に再通電するタイミングを遅くする。過熱防止用の開弁制御のための通電停止時間のマップ又は数式等は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。

以上説明した本実施例では、高圧ポンプ１４の開弁制御の際に、所定の音低減制御実行条件が成立したときには、ソレノイド３０の発熱量を推定（算出）し、そのソレノイド３０の推定発熱量が許容値以下の場合には、音低減用の開弁制御を実行する。この音低減用の開弁制御では、ポンプ室１７内の燃圧が低下して調量弁２３が開弁する後までソレノイド３０への通電を継続して可動部２８を閉側位置に保持し、調量弁２３が開弁した後にソレノイドへ３０の通電を一旦停止することで、可動部２８を閉側位置に保持する期間を適度に長くして、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電する。これにより、可動部２８が開側位置に到達する際に発生する振動を抑制することができ、開弁制御時に発生する騒音を低減することができる。

一方、ソレノイド３０の推定発熱量が許容値を越える場合には、過熱防止用の開弁制御を実行する。この過熱防止用の開弁制御では、ポンプ室１７内の燃圧が低下して調量弁２３が開弁する前までソレノイド３０への通電を継続して可動部２８を閉側位置に保持し、調量弁２３が開弁する前にソレノイド３０への通電を一旦停止することで、可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くして、ソレノイド３０の過熱を防止する。この場合、可動部２８が調量弁２３（押圧部２４）に突き当たった状態で止まり、その後、ポンプ室１７内の燃圧が低下すると、可動部２８が開側位置に移動すると共に調量弁２３が開弁するが、可動部２８が開側位置に到達する前にソレノイド３０に一時的に再通電する。これにより、可動部２８が開側位置に到達する際に発生する振動を抑制することができ、開弁制御時に発生する騒音を低減することができる。

このように、ソレノイド３０の推定発熱量に応じて可動部２８を閉側位置に保持する期間を変更することで、ソレノイド３０の推定発熱量が小さいときには、可動部２８を閉側位置に保持する期間を適度に長くして、騒音低減効果を確保することができ、一方、ソレノイド３０の推定発熱量が大きいときには、可動部２８を閉側位置に保持する期間（つまりソレノイド３０への通電を継続する期間）を短くして、ソレノイド３０の過熱を防止することができる。これにより、可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くしてソレノイド３０の過熱を防止する必要があるときだけ、可動部２８を閉側位置に保持する期間を短くするようにできるため、可動部２８を閉側位置に保持する期間を無駄に短くすることを防止して、騒音低減効果を無駄に減少させることを回避することができる。

尚、上記実施例では、ソレノイド３０の推定発熱量が許容値を越えるか否かによって可動部２８を閉側位置に保持する期間を切り換えるようにしたが、これに限定されず、例えば、ソレノイド３０の推定発熱量に応じて可動部２８を閉側位置に保持する期間を複数段階又は連続的に変化させるようにしても良い。

その他、本発明は、高圧ポンプの構成や燃料供給システムの構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１４…高圧ポンプ、１７…ポンプ室、１８…プランジャ、２１…吸入口、２３…調量弁、２７…電磁アクチュエータ、２８…可動部、３０…ソレノイド、３１…吐出口、４０…ＥＣＵ（開弁制御手段）

Claims (4)

1. 燃料の吸入口（２１）と吐出口（３１）を有するポンプ室（１７）と、該ポンプ室（１７）内で往復運動するプランジャ（１８）と、前記吸入口（２１）側を開閉する調量弁（２３）と、該調量弁（２３）を開閉移動させる電磁アクチュエータ（２７）とを備えた高圧ポンプの制御装置において、
   前記電磁アクチュエータ（２７）のソレノイド（３０）への通電を停止して該電磁アクチュエータ（２７）の可動部（２８）を閉側位置から開側位置に移動させると共に前記調量弁（２３）を開弁させる開弁制御を実行する開弁制御手段（４０）を備え、
   前記開弁制御手段は、前記開弁制御の際に、前記ソレノイドの発熱量を推定し、
   推定した前記発熱量が許容値以下の場合には、前記ポンプ室内の燃圧が低下して前記調量弁が開弁する後まで前記ソレノイドへの通電を継続して前記可動部を閉側位置に保持し、前記調量弁が開弁した後に前記ソレノイドへの通電を一旦停止することで、前記可動部を閉側位置に保持する期間を延長し、前記可動部が開側位置に到達する前に前記ソレノイドに一時的に再通電し、
   推定した前記発熱量が許容値を超える場合には、前記ポンプ室内の燃圧が低下して前記調量弁が開弁する前まで前記ソレノイドへの通電を継続して前記可動部を閉側位置に保持すると共に、前記調量弁が開弁する前に前記ソレノイドへの通電を一旦停止することで、推定した前記発熱量に応じて前記可動部を前記閉側位置に保持する期間を変更し、前記可動部が開側位置に到達する前に前記ソレノイドに一時的に再通電する、高圧ポンプの制御装置。
2. 前記開弁制御手段（４０）は、推定した前記発熱量が許容値以下の場合、前記可動部（２８）を前記閉側位置に保持する期間を燃料圧力に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプの制御装置。
3. 前記開弁制御手段（４０）は、推定した前記発熱量が許容値を超える場合、前記ソレノイド（３０）に一時的に再通電するタイミングを燃料圧力に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプの制御装置。
4. 前記開弁制御手段（４０）は、前記ソレノイド（３０）の推定発熱量を、前記ソレノイド（３０）の通電期間、前記ソレノイド（３０）の通電電流値、前記高圧ポンプ（１４）の温度に関する情報、前記高圧ポンプ（１４）の駆動速度に関する情報のうちの少なくとも一つに基づいて算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高圧ポンプの制御装置。

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